饲料营养调控内源性抗菌肽表达的研究进展

孙 健 李 璟 乔立东

饲料营养调控内源性抗菌肽表达的研究进展

孙 健 李 璟 乔立东

（北京农业职业学院牧医系 北京 102442）

抗菌肽，又名宿主防御肽，是广泛存在于动物、植物和微生物中的一类具有广谱的抗细菌、抗真菌、抗病毒活性的肽类物质，是脊椎动物先天免疫的重要组成部分。抗菌肽具有抗菌谱广、高效且极少产生耐药性等优势，但因提取纯化困难、产量低、合成技术要求高等问题，使抗菌肽的研究与应用受到了限制，而通过外源性因素调控机体抗菌肽的表达水平是一种经济有效的方式，本文综述了外源性营养成分调控抗菌肽表达方面的研究进展。

抗菌肽是生物为了抵抗外界微生物入侵而产生的一类防御性的多肽类物质，是生物先天免疫的重要组成部分。抗菌肽通常由20~80个左右的氨基酸残基组成，具有水脂两亲性，带有正电荷，可与带负电荷的靶细胞结合，插入细胞脂质双分子层中，破坏细胞膜，杀伤病原体[1]。内源性抗菌肽具有较强的抗菌活性，还具有抗真菌、抗病毒、抗寄生虫、激活机体免疫系统，促进血管生成和损伤修复等作用。更为重要的是，抗菌肽具有的独特结构和作用机制，使其具有抗菌谱广、高效而且不易产生耐药性等优点[2, 3]。使用抗生素是解决细菌性消化道疾病的重要手段，但随着抗生素不当使用引发的病原菌耐药、药物的残留、肠道微生态失衡和环境污染等问题而逐渐被限制使用，尤其是近年来“限抗令”，“限抗令”的颁布，寻找新的防治消化道疾病的方案已迫在眉睫。

抗菌肽在机体对抗感染及炎症的过程中发挥了重要作用，并且具有其独特优势。但抗菌肽分子小,体内提取纯化存在一定的困难，化学合成法对技术和成本要求比较高，基因工程方法尚不成熟，因此，抗菌肽的应用受到了一定的限制[4]。但抗菌肽具有可以在外界刺激下诱导产生的特性，因此，通过外源性途径促进内源性抗菌肽的表达，是一种非常经济有效的策略[4]。有文献表明丁酸、氨基酸、益生菌和多糖类等营养成分均可不同程度诱导内源性抗菌肽基因的表达[5]。

1 微量元素对抗菌肽表达的影响

汪以真等人研究了氧化锌、硫酸锌组、纳米氧化锌对断奶仔猪PR-39mRNA 表达的影响，结果表明高氧化锌组可显著提高了PR-39基因表达，硫酸锌组和纳米氧化锌组也分别使抗菌肽PR-39基因的表达提高了38.4%和23.91%，但统计结果差异不显著[6]。赵燕飞等人研究不同锌源对断奶后不同阶段仔猪PR-39mRNA表达的影响，发现在58日龄时氧化锌(3000mg/kg)显著提高PR-39mRNA表达，而80日龄硫酸锌(100mg/kg)使PR-39mRNA表达显著增加[7]。另有研究表明，小鼠饲粮添加铁或胃肠外途径补给铁，均出现小鼠肝脏细胞抗菌肽Hepcidin mRNA的表达量增加[5]。

2 脂肪酸对抗菌肽表达的影响

Sunkara等研究发现脂肪酸可以诱导鸡细胞抗菌肽的表达，抗菌肽的诱导表达与游离脂肪酸烃链长度呈负相关，短链脂肪酸中丁酸诱导抗菌肽表达的效果最好[8]。曾祥芳等人研究发现脂肪酸可以诱导上皮细胞、巨噬细胞和外周血单核细胞多种抗菌肽的表达，其中3-8个碳链长度的脂肪酸有明显的抗菌肽诱导效果[9]。具有4个碳链长度的丁酸是肠道上皮细胞的能量来源、可有效改善肠道形态和屏障功能。Kida等人发现丁酸盐(体内代谢为丁酸)能够诱导人肺泡上皮细胞表达Cathelicidin抗菌肽[10]。

3 益生菌对抗菌肽表达的影响

益生菌调节肠道微生物平衡、干扰肠黏膜病原菌的定植、调节机体局部或全身免疫反应、增强胃肠道上皮屏障功能、诱导细胞因子等方面发挥重要作用[5]。范艳茹等人研究发现，酿酒酵母可上调绵羊瘤胃上皮细胞 BD-1 基因表达[11]。Zhang等研究发现益生菌乳酸杆菌可以诱导仔猪消化道内源性抗菌肽pBD2的表达[12]。

4 氨基酸对抗菌肽表达的影响

丙氨酸和异亮氨酸作用于小肠上皮细胞IPEC -J2，均可提高猪防御素EP2c蛋白的表达水平[13]。Sherman等人研究表明精氨酸和异亮氨酸可以提高人结肠肿瘤细胞hBD1的表达[14]。Mao等人研究发现仔猪日粮添加l%异亮氨酸增强断奶仔猪组织和肠道上皮细胞(IPEC-J2)防御素的表达[15-16]。

5 维生素对抗菌肽表达的影响

Wu等人研究表明维生素A的代谢产物视黄酸A能够诱导猪抗菌肽PR-39的表达[15]。陈金永等人研究发现，在仔猪饲粮中添加维生素A、维生素 D、维生素E均能提高小肠上皮细胞防御素-1、2、3基因的表达，并能促进其蛋白质的分泌[17]。另有研究表明，维生素D可诱导抗菌肽表达，有用于肺结核病的辅助治疗。

6 中药及其有效成分对抗菌肽表达的影响

传统中药或其有效成分具有诱导或抑制抗菌肽等免疫活性物质的诱导表达。赵燕飞等人研究发现，白术微粉以0.5%和1.0%水平添加到仔猪饲粮中，可通过激活巨噬细胞、内皮细胞和平滑肌细胞等释放内源性免疫调控物质，促进PR-39和Protegrin-1的基因表达[18]。马艳与滕丽花等相继报道，黄芪能够明显促进正常小鼠肺组织、人肺腺上皮细胞及人肠上皮细胞中β防御素2的表达[19]。范阔海等人发现，黄芪多糖肌肉注射于猪体后，生成IL-6的T淋巴细胞和单核细胞活性增强，IL-6含量增加，从而诱导PR-39mRNA的表达[20]。周洋研究了50种中药中发现，党参、木香、白茅根和川楝子等提取物可以诱导抗菌肽的基因表达，缓解肠道炎症的损伤，提高机体免疫力[19, 21]。

7 不同诱导剂之间的协同作用

（1）相关研究证明丁酸、氨基酸、益生菌和多糖类成分均可不同程度诱导内源性宿主防御肽的生成，但近年来研究发现，不同抗菌肽诱导剂之间存在一定的协同作用。Steinmann等发现苯基丁酸盐和VD3在诱导Cathelicidin抗菌肽表达方面具有协同效应，苯基丁酸盐和VD3联合使用是其各自单独使用的80倍，是对照组的100倍[15]。（2）SUNKARA等人发现，乙酸、丙酸和丁酸在鸡细胞增强内源性抗菌肽基因表达方面发挥强大协同作用，与添加1种SFCA相比，将3种SFCA 混合添加更能进一步减少鸡盲肠中肠炎沙门氏菌感染，增强内源性抗菌肽基因表达而不刺激促炎 IL-1β产生[8]。Lakshmi等人研究发现丁酸钠与毛猴素合用在诱导鸡β防御素-9方面具有明显的协同作用[22]。（2）抗菌肽是宿主免疫应答体系中的关键效应分子，是一种极具发展前景的新型抗菌制剂，特别适合于对耐药菌株感染的治疗[23]。其发现为解决传统抗生素带来的耐药性、兽药残留、环境污染等问题提供了新思路。但由于抗菌肽存在产量低、提取纯化困难、合成技术要求高等问题，使其研究和应用受到了限制。通过外源性途径诱导内源性抗菌肽表达，是增加机体先天性免疫防御力的一种经济有效方式。

目前关于抗菌肽的研究较为广泛，但有些问题尚待深入探讨。如抗菌肽的构效关系是怎样的，疾病、肠道菌群、抗菌肽三者之间存在怎样的关系，抗菌肽在感染不同时期的表达有何规律，抗菌肽与抗生素是否存在互作效应，此外，抗菌肽药效学、药代动力学、毒理学等方面的内容也需要进一步研究[24]。

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（2020–03–24）

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